芯材料和钎焊接头和凸块电极的形成方法技术

芯材料和钎焊接头和凸块电极的形成方法。提供软钎料镀覆层中的Sb均匀、Sb浓度比成为规定范围内的芯材料。芯材料在芯(12)表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn‑Sb)系软钎料合金，软钎料镀覆层(16)中的Sb以规定范围的浓度比率分布于软钎料镀覆层中，Sb以浓度比率为70.0～125.0％的规定范围分布于软钎料镀覆层中。软钎料镀覆层中的Sb均匀，因此在包括软钎料镀覆层中的内周侧、外周侧在内其整个区域Sb浓度比率处于规定范围。因此不会产生内周侧比外周侧先熔融，在内周侧与外周侧产生体积膨胀差而芯材料被弹飞的情况。软钎料镀覆层整体几乎均匀地熔融，因此不会产生由熔融时机的偏差而认为产生的芯材料的位置偏移，没有伴随着位置偏移等的电极间的短路等的担心。

【技术实现步骤摘要】
芯材料和钎焊接头和凸块电极的形成方法
本专利技术涉及芯材料、具有使用该芯材料的软钎料凸块的钎焊接头和凸块电极的形成方法。
技术介绍
近年来，随着小型信息设备的发展，搭载的电子部件正在急速的小型化。电子部件为了应对由于小型化的要求而进行的连接端子的狭小化、安装面积的缩小化而应用了在背面配置有电极的球栅阵列(BGA)。应用了BGA的电子部件中，例如有半导体封装体。半导体封装体是用树脂密封具有电极的半导体芯片而构成的。半导体芯片的电极上形成有软钎料凸块。软钎料凸块通过将软钎料球接合于半导体芯片的电极而形成。应用了BGA的半导体封装体通过将因加热而熔融的软钎料凸块与印刷基板的导电性焊盘接合而搭载于印刷基板。近年来，为了应对进一步的高密度安装的要求，也开发了半导体封装体沿高度方向堆叠而成的三维高密度安装。进行了三维高密度安装的半导体封装体为BGA，在半导体芯片的电极上载置软钎料球并进行了回流焊处理时，有时因半导体封装体的自重而使软钎料球被压碎。若发生这种状况，则存在如下的担心：软钎料从电极挤出，电极间彼此接触，发生电极间短路。为了防止这种短路事故，提出了作为软钎料球不会因自重而被压碎或在软钎料熔融时变形的软钎料凸块。具体而言，提出了：使用由金属、树脂成型而成的球作为芯，将用软钎料覆盖该芯而得到的芯材料用作软钎料凸块。作为覆盖芯的软钎料镀覆层，大多使用有以Sn为主成分的无铅软钎料(参照专利文献1和专利文献2)。专利文献1中公开的芯材料如下得到：使用Cu球作为金属，将其作为芯并在其表面将包含Sn和Bi的Sn系软钎料合金形成为软钎料镀覆层。含有Bi的Sn系软钎料合金由于其熔融温度为130～140℃这样较低的温度，而被称为低温软钎料。专利文献1中，以软钎料镀覆层中所含的Bi的含量在内侧(内周侧)低并朝向外侧(外周侧)变高那样的浓度梯度进行了镀覆处理。专利文献2也出于与专利文献1同样的理由而公开了：使用Cu球作为芯，在其上将包含Sn和Bi的Sn系软钎料合金形成镀覆膜而得到的软钎料凸块。专利文献2中以软钎料镀覆层中所含的Bi的含量在内侧(内周侧)高并向着外侧(外周侧)变低那样的浓度梯度进行了镀覆处理。专利文献2的技术为与专利文献1完全相反的浓度梯度。认为这是因为，专利文献2的浓度控制比专利文献1的情况简单，容易制造。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-44718号公报专利文献2：日本特许第5367924号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，将Cu球的表面镀覆覆膜有在Sn中添加了其他元素的二元以上的Sn系软钎料合金的芯材料载置于半导体芯片的电极上并进行回流焊处理时，添加的元素在软钎料镀覆层中具有浓度梯度的专利文献1和2中引起以下的问题。专利文献1中公开的技术是像这样具有Bi浓度在内周侧低并在外周侧变高那样的浓度梯度的软钎料镀覆层，但这种浓度梯度(内侧低、外侧高)的情况下，存在Bi熔融的时机在内周侧与外周侧稍微错开的担心。熔融时机发生偏差时，会混合存在即使芯材料的外表面已开始熔融、在内周面侧的区域也尚未发生熔融这样的部分熔解，其结果，芯材料在发生了熔融的一侧略微发生位置偏移。在窄间距的高密度安装中，存在基于该位置偏移的软钎料处理造成致命缺陷的担心。专利文献2的Bi的浓度梯度与专利文献1相反。此时也为了连接半导体封装体而进行基于回流焊的加热处理。像专利文献2那样以软钎料镀覆层中的Bi浓度在内周侧高、在外周侧低的状态加热熔融时，由于内周侧的Bi密度高，因此软钎料从内周侧的Bi区域开始熔融。即使内周侧的Bi区域熔融，外周侧的Bi区域也尚未开始熔融，因此内周侧的Bi区域侧快速发生体积膨胀。因该体积膨胀在内外周侧的速度不同而在Bi的内周侧与外周侧(外部气体)产生压力差，Bi的外周侧开始熔融时，会发生因内周侧的体积膨胀所造成的压力差而将作为芯的Cu球弹飞那样的情况。必须避免这种情况的发生。像这样具有由包含Sn和Bi的Sn系软钎料合金形成的软钎料镀覆层的Cu芯球在软钎料镀覆层中的Bi存在浓度梯度时会发生不良情况。近年来，高温软钎料的要求提高，提出了在Sn中添加有Sb的软钎料合金。对于用在Sn中添加有Sb的二元以上的软钎料合金覆盖芯的芯材料，认为Sb在软钎料镀覆层中具有规定的浓度梯度时，产生与上述Bi同样的问题。因此，本专利技术是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，提供在芯表面具有镀覆包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金而形成的软钎料镀覆层的芯材料，其中，软钎料镀覆层中所含的Sb在软钎料镀覆层的直径方向和圆周方向以70.0～125.0％的规定范围的浓度比分布于软钎料镀覆层中。换言之，提供如下的芯材料和使用了该芯材料的钎焊接头，所述芯材料由于软钎料镀覆层中的Sb为均匀(均等)，所以包括软钎料镀覆层中的内层、中间层和外层在内而在其整个区域中Sb浓度比成为规定范围内。其中，提供在芯与(Sn-Sb)系软钎料合金的软钎料镀覆层之间施加镀Ni等基底镀覆层时在除了基底镀覆层以外的软钎料镀覆层中Sb均匀分布的芯材料。另外，提供具有使用了这种芯材料的凸块的钎焊接头。需要说明的是，本申请中使用的Sb浓度比率(％)是指，软钎料镀覆层的规定区域中的、Sb测量值(质量％)相对于目标的Sb含量(质量％)之比(％)、或Sb测量值的平均值(质量％)相对于目标的Sb含量(质量％)之比(％)。另外，规定区域中的Sb含量也可以被称为该规定区域中的Sb浓度，因此本申请中使用的Sb浓度比率(％)是指，软钎料镀覆层的规定区域中的、测量得到的Sb浓度相对于目标的Sb浓度之比(％)、或者测量得到的Sb浓度的平均值相对于目标的Sb浓度之比(％)。需要说明的是，关于软钎料镀覆层的Sb含量的测量，也可以对芯材料使用含氧酸等将软钎料镀覆层溶解，使用ICP-AES、ICP-MS等公知分析方法。用于解决问题的方案为了解决上述课题，项1中记载的本专利技术的芯材料的特征在于，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，软钎料镀覆层中所含的Sb以70.0～125.0％的规定范围的浓度比率分布于软钎料镀覆层中。项2中记载的本专利技术的芯材料的特征在于，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，上述软钎料镀覆层为(Sn-5质量％Sb)系软钎料合金时，前述软钎料镀覆层中的Sb以浓度比率为71.8～118.8％的规定范围内分布于软钎料镀覆层中。(Sn-5质量％Sb)以下记作(Sn-5Sb)。项3中记载的本专利技术的芯材料的特征在于，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，上述软钎料镀覆层为(Sn-10质量％Sb)系软钎料合金时，前述软钎料镀覆层中的Sb以浓度比率为79.1～120.1％的规定范围内分布于软钎料镀覆层中。(Sn-10质量％Sb)以下记作(Sn-10Sb)。项4中记载的本专利技术的芯材料为项1～3中任一项所述的芯材料，其特征在于，芯包含Cu、Ni、Ag、Bi、Pb、Al、Sn、Fe、Zn、In、Ge、Sb、Co、Mn、Au、Si、Pt、Cr、La、Mo、Nb、Pd、Ti、Zr、Mg的金属单质或它们的两种以上的合金、金属氧化物、或者金属混合氧化物。项5中记载的本专利技术的芯材料为项1～4中任一项所述的芯材料，其特征在于，软钎料镀覆层中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯材料，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn‑Sb)系软钎料合金，其特征在于，软钎料镀覆层中所含的Sb以70.0～125.0％的规定范围的浓度比率分布于所述软钎料镀覆层中。

【技术特征摘要】
2017.10.24 JP 2017-2054571.一种芯材料，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，其特征在于，软钎料镀覆层中所含的Sb以70.0～125.0％的规定范围的浓度比率分布于所述软钎料镀覆层中。2.一种芯材料，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，其特征在于，软钎料镀覆层为(Sn-5质量％Sb)系软钎料合金时，所述软钎料镀覆层中的Sb以浓度比率为71.8～118.8％的规定范围内分布于所述软钎料镀覆层中。3.一种芯材料，在芯的表面镀覆覆膜有包含Sn和Sb的(Sn-Sb)系软钎料合金，其特征在于，软钎料镀覆层为(Sn-10质量％Sb)系软钎料合金时，所述软钎料镀覆层中的Sb以浓度比率为79.1～120.1％的规定范围内分布于所述软钎料镀覆层中。4.根据权利要求1～3中任一项所述的芯材料，其特征在于，所述芯包含Cu、Ni、Ag、Bi、Pb、Al、Sn、Fe、Zn、In、Ge、Sb、Co、Mn、Au、Si、Pt、Cr、La、Mo、Nb、Pd、Ti、Zr、Mg的金属单质或它们的两种以...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤茂喜，土屋政人，须藤皓纪，川崎浩由，六本木贵弘，相马大辅，佐藤勇，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP